STATISTICA A K (63 ore) Marco Riani

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1 STATISTICA A K (63 ore) Marco Riani mriani@unipr.it

2 Esempio totocalcio Gioco la schedina mettendo a caso i segni 1 X 2 Qual è la prob. di fare 14?

3 Esempio Gioco la schedina mettendo a caso i segni (1 X 2). Qual è la prob. di fare 14? E i = indovino il segno della partita i=1, 2,, 14 P(E i )= 1/3 Prob. di fare 14=P(E 1 E 2 E 3 E 14 )= P(E 1 ) P(E 2 ) P(E 3 ) P(E 14 )=(1/3) 14 = 2,09075E-07 =1/

4 Oppure Casi favorevoli 1 Casi possibili = D r 3,14 = 3 14 Prob. di fare 14=(1/3) 14 = 2,09075E-07 =1/

5 Esercizio Dati due eventi incompatibili A e B tali che P(A) =0,35 e P(B)=0,40 si trovino le seguenti probabilità P(A c ) P(A B ) P(A U B) P(A c U B c ) P(A c B c )

6 P(A) =0,35 e P(B)=0,40 Soluzione P(A c )=1-0,35=0,65 P(A B )? P(A B ) = 0 P(A U B)? P(A U B) = 0,35+0,4 =0,75 P(A c U B c )? P(A c B c )? P(A c U B c ) =1-P(A B )=1 P(A c B c )=1- P(A U B) = 0,25

7 Esercizio Per i due eventi A e B sono note le probabilità P(A)=0,48 P(B)=0,39 P(A B )=0,18 si determinino le probabilità nella tabella che segue B B c A A c E si calcolino P(A B c ) e P(A c B c )

8 Soluzione Per i due eventi A e B sono note le probabilità P(A)=0,48 P(B)=0,39 P(A B )=0,18 si determinino le probabilità nella tabella che segue A B 0,18 0,21 0,39 B c 0,30 0,31 0,61 0,48 0,52 1 P(A B c )=0,3 e P(A c B c )=0,31 A c

9 Esercizio Si calcoli la probabilità di ottenere un 2 almeno una volta in tre lanci consecutivi di un dado.

10 Soluzione Pr (un due almeno una volta in tre lanci)=1-pr(nessun due in tre lanci) Pr(nessun due in tre lanci)= (5/6) 3 Pr (un due almeno una volta in tre lanci)=1- (5/6) 3 =0,42

11 Esercizio Delle 80 confezioni di yogurt esposte nel bancone di un supermercato, 10 scadono fra una settimana, 50 fra due settimane e le restanti 20 fra tre settimane. Si calcoli la probabilità che su 5 confezioni scelte a caso due scadano tra una settimana, due scadano fra due settimane e una fra tre settimane

12 Pr richiesta = C 10,2 C 50,2 C 20,1 / C 80,5 =0, sett Soluzione 50 2sett 20 3sett Casi favorevoli due che scadono tra una settimana =C 10,2 Casi favorevoli due che scadono tra due settimane= C 50,2 Casi favorevoli 1 che scade tra 3 settimane= C 20,1 Casi possibili =C 80,5

13 Esercizio Si calcoli la probabilità che estraendo a sorte due carte da un mazzo di 40 appaiano 2 assi. Nel caso che la prima sia reinserita nel mazzo prima dell estrazione della seconda Nel caso che la prima non sia reinserita nel mazzo prima dell estrazione della seconda

14 Soluzione Nel caso che la prima sia reinserita nel mazzo prima dell estrazione della seconda A = asso prima estrazione B = asso seconda estrazione P( A B) = P(A) P(B) Pr richiesta = 0.1*0.1 =0.01

15 Soluzione Nel caso che la prima non sia reinserita nel mazzo prima dell estrazione della seconda A = asso prima estrazione B = asso seconda estrazione P( A B) = P(A) P(B A) (4/40) (3/39) = 0,0077 Oppure Casi favorevoli due assi =C 4,2 Casi possibili =C 40,2 Pr richiesta = C 4,2 C 36,0 / C 40,2 =0,0077

16 Esercizio Si dimostri che se due eventi A e B sono indipendenti, allora A e l evento complementare di B (B c ) sono indipendenti

17 Esercizio Si dimostri che se due eventi A e B sono indipendenti, allora A e l evento complementare di B (B c ) sono indipendenti

18 Soluzione Ip A e B indipendenti ossia P(A B)=P(A)P(B) Obiettivo: dimostrare che A e B c indipendenti ossia che P(A B c )= P(A)P(B c ) P(A B c )=P(A)- P(A B) =P(A)- P(A)P(B) =P(A)(1-P(B)) =P(A)P(B c ) Ω A B

19 Esercizio Un dado viene lanciato 2 volte. Si indichi con A l evento al primo lancio esce un numero minore o uguale a 2 e con B l evento al secondo lancio esce un numero uguale o superiore a 5. Calcolare la probabilità dell evento unione di A e B.

20 P(A U B)? A l evento al primo lancio esce un numero 2 è costituito dai seguenti 12 eventi elementari A = {( 11, ),( 1, 2),( 1, 3),( 1, 4),( 1, 5),( 1, 6),( 2, 1),( 2, 2),( 2, 3),( 2, 4),( 2, 5),( 2, 6) } B l evento al secondo lancio esce un numero 5 è costituito dai seguenti 12 eventi elementari B = {(1,5),(2,5),(3,5),(4,5),(5,5),(6,5),(1,6),(2,6),(3,6),(4,6),(5,6),(6,6)} P( A) = P( B) = {(1,5),(2,5),(1,6),(2,6)} P( A B) = P( ) = P( A B) = P( A) + P( B) P( A B) =

21 Esercizio Si hanno tre scatole che contengono: la prima, 2 banconote da 100; la seconda, 1 banconota da 100 e 1 da 50, la terza, 2 banconote da 50. Si scelga a caso una delle tre scatole (tra loro equiprobabili) e si estragga una banconota. Risulta estratta una banconota da 100; qual è la probabilità che la scatola dalla quale è stata estratta sia la prima?

22 Soluzione C = evento che indica l estrazione di una banconota da 100 S i = estrazione dalla scatola i (i=1, 2, 3) P(S i )=1/3 Obiettivo: calcolare P(S 1 C) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( = + + = + + = S C P S P S C P S P S C P S P S C P S P C S P Scatola Scatola Scatola 3

23 Esercizio Si considerino 3 urne, numerate da 1 a 3; ogni urna contiene 5 palline. La generica urna i contiene i palline bianche e (5-i) palline nere, con i=1,2,3 (cioè, ad esempio, l urna numero 2 contiene 2 palline bianche e 5-2=3 palline nere). Si estrae a caso un urna, e da questa una pallina. Calcolare la probabilità che la pallina estratta sia bianca.

24 Soluzione B = evento che indica l estrazione di una pallina bianca Ui = estrazione dall urna i (i=1, 2, 3) P(Ui)=1/3 Obiettivo: calcolare P(B) Urna 1 B NNNN Urna 2 BB NNN Urna 3 BBB NN P( B) = P( U1) P( B U1) + P( U 2) P( B U 2) + P( U3) P( B U3) = + + =

25 Le variabili aleatorie Capitolo 6 ESERCIZIARIO

26 Esercizio Punto 5 euro alla roulette su un numero X = guadagno prima del gioco è una v.a. Distribuzione della v.c. guadagno Calcolare il valore atteso e la varianza della v.c. guadagno

27 Esempio Distribuzione della v.c. X = guadagno x i p i / /37 1 E(X) = -5 (36/37) (1/37) = -0,135 VAR(X) =[-5 (-0,135)] 2 (36/37) + [175-(-0,135)] 2 (1/37) = 852 σ(x) = 29,19

28 Es. v.c. continua (p. 198) Verificare che f(x)=2x se x ϵ [0 1] f(x)=0 altrimenti è una funzione di densità Calcolare la funzione di ripartizione F(x) Disegnare la funzione di densità e la funzione di ripartizione F(0,4)? Pr(X>0.5)? Pr(0,1 < X < 0,4)? Pr(X 0,7 U X>0,3)? E(X)? VAR(X)?

29 f(x)=2x se x ϵ [0 1] Per verificare che è una densità 2x nell intervallo [0 1] è sicuramente >=0

30 Calcolo della funz di ripartizione f(x)=2x se x ϵ [0 1]

31 Rappresentazione grafica f(x) e F(x) f(x)=2x se x ϵ [0 1]

32 Calcolo delle prob. Richieste F(x)=x 2 F(0,4)=? F(0,4)=0,16 Pr(X>0.5)? Pr(X>0.5)=1-0,5 2 =0,75 Pr(0,1<X<0,4)? Pr(0,1<X<0,4) = F(0,4)-F(0,1)=0,4 2-0,1 2 =0,15

33 Calcolo delle prob. Richieste F(x)=x 2 Pr(X 0,7 U X>0,3)= Pr(X 0,7)+Pr(X >0,3)-Pr((X 0,7) (X > 0,3)) = 0,7 2 +(1-0,3 2 )-Pr(0,3 X 0,7) = ,09 -(0,49-0,09) = 1.

34 Calcolo del valore atteso

35 Calcolo della varianza In alternativa utilizzando la formula VAR(X)= E(X 2 )-[E(X)] 2

36 Esercizio Esperimento aleatorio: lancio di due dadi. v.a. X= somma dei numeri che appaiono nelle due facce Costruire lo spazio degli eventi la distribuzione di probabilità della v.a. X e rappresentarla graficamente la funzione di ripartizione E(X)? Moda? VAR(X)?

37 Esempio 1 Lancio di due dadi. X è la somma dei numeri che appaiono nelle due facce (1,1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5) (1,6) (2,1) (2,2) (2,3) (2,4) (2,5) (2,6) (3,1) (3,2) (3,3) (3,4) (3,5) (3,6) (4,1) (4,2) (4,3) (4,4) (4,5) (4,6) (5,1) (5,2) (5,3) (5,4) (5,5) (5,6) (6,1) (6,2) (6,3) (6,4) (6,5) (6,6) Ω X P(X) 1/36 2/36 3/36 4/36 5/36 6/36 5/36 4/36 3/36 2/36 1/36 37

38 Esempio 1 X = somma dei risultati nel lancio di 2 dadi X p(x) F(X) /36 2/36 3/36 4/36 5/36 6/36 5/36 4/36 3/36 2/36 1/36 1/36 3/36 6/36 10/36 15/36 21/36 26/36 30/36 33/36 35/

39 Rappresentazione grafica f(x)

40 E(X)? VAR(X)? Moda? X p(x) F(X) /36 2/36 3/36 4/36 5/36 6/36 5/36 4/36 3/36 2/36 1/36 1/36 3/36 6/36 10/36 15/36 21/36 26/36 30/36 33/36 35/36 1 E(X)= 2 1/ / /36=7 VAR(X)= E(X 2 )-[E(X)] 2 VAR(X)= 54, = 5,83 VAR(X)=(2-7) 2 (1/36)+(3-7) 2 (2/36) + +(12-7) 2 (1/36)=5,83 Moda(X)=7

41 Me(X) quando X è una v.c. continua Quel valore per cui metà della probabilità sta a sinistra e metà sta a destra

42 Esercizio Sia assegnata una variabile aleatoria con densità data da: 1.Determinare il valore che deve assumere C affinché f(x) possa essere chiamata densità. 2.Rappresentare graficamente la funzione di densità 3.Calcolare P(X>1). 4.Calcolare la mediana di X 5.Calcolare E(X)

43 Determinare il valore che deve assumere C affinché f(x) possa essere chiamata densità. Dato che C=3/8

44 appresentare graficamente la funzione di densità 0,8 0,6 0,4 0, ,5 1 1,5 2 2,5 Dalla simmetria emerge immediatemente che P (X>1)= 0.5 e Me(X) =E(X)=1 = = > = = >

45 appresentare graficamente la funzione di densità 0,8 0,6 0,4 0, ,5 1 1,5 2 2,5 Calcolo di E(X)